图三 标准曲线
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实验二 中温辐射时的物体黑度的测试指导书
一、实验目的
用比较法，定性地测量中温辐射时物体黑度ε。 二、原理概述
由n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法可求物体i的纯换热量Qnet,i
Qnet,i?Qabs,i?Qe,i??i??JjXj,idAj??iEbiAi (1)
j?1Ajn式中：Qnet,i——i面的净辐射换热量；Qabs,i——i面从其他表面的吸热量；
Qe,i——i面本身的辐射热量；εi——i面的黑度；
Xj,i——j面对i面的角系数；Jj——j面有效的辐射力；
Ebi——i面的黑体辐射力；?i—— i面的吸收率；Ai——i面的面积。 根据本实验的设备情况，可以认为： 1、热源1、传导圆筒2为黑体。
2、热源、传导圆筒2、待测物体（受体）3表面上的温度均匀（图1）。
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图1 辐射换热简图
1—热源 2—传导圆筒 3—待测物体
因此，公式（1）可写成：
Qnet,3=?3(Eb1 A1X1,3+ Eb2 A2X2,3)－ε3Eb3 A3
因为A1= A3；?3=ε3；X3,2=X1,2 又根据角系数的互换性A2X2,3=A3X3,2 ，则待测物体单位面积上的净辐射换热量为：
q3=Qnet,3/A3=ε3(Eb,1X1,3+ Eb,2X1,2)－ε3Eb,3
= ε3(Eb,1X1,3+ Eb,2X1,2－Eb,3) （2）
由于受体3与环境主要以自然对流方式换热，则：
q3=h(t3－tf) （3）
式中：h——待测物体表面传热系数；t3——待测物体（受体）温度；tf——环境温度
由（2）、（3）式得：
?3?
h(t3?tf)Eb1X1,3?Eb2X1,2?Eb36
（4）
当热源1和传导圆筒2的表面温度一致时，Eb1=Eb2 ，而且热源1、传导圆筒2和待测物体3组成封闭系统，则：X1,3+X1,2=1
由此，（4）式可写成：
h(t3?tf)h(t3?tf)ε3??4Eb1?Eb3?(T14?T3) （5）
式中σb称为斯蒂芬——玻尔兹曼常数，其值为5.67×10-8w/m2k4。
对不同待测物体（受体）a、b的黑度ε为：
εa?ha(T3a?Tf)44?(T?T1a3a)；εb?hb(T3b?Tf)44?(T?T1b3b)
设ha?hb，则：
44?aT3a?TfT?Tb3b??144?bT3b?TfT?T1a3a （6）
当b为黑体时，εb≈1，（6）式可写成：
?a4T3a?TfT1b?T34b??4T3b?TfT1a?T34a （7）
三、实验装置
实验装置简图如图2所示：
图2 实验装置简图
3、数显温度计 4、接线柱 5、导轨 6、热源 7、传导体 8、受体 9、导轨支架 10、热源及中间体电压
表 11、接线柱 12、调压旋钮13、测温接线柱（红为+）14、电源开关
热源腔体具有一个测温电偶，传导腔体有二个热电偶，受体有一个热电偶，它们都可过琴键转换开关来切换。
四、实验方法和步骤
本实验仪器用比较法定性地测定物体的黑度，具体方法是通过对三组加热器电压的调整（热源一组，传导体二组），使热源和传导体的测量点恒定在同一温度上，然后分别将“待测”（受体为待测物体，具有原来的表面状态）和“黑体”（受体仍为待测物体，但表面薰黑）两种状态的受体在恒温条件下，测出受到辐射后的温度，就可按公式计算出待测物体的黑度。
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具体步骤如下：
1、热源腔体和受体腔体（使用具有原来表面状态的物体作为受体）靠紧传导体。
2、接通电源，调整热源、传导左、传导右的调温旋钮，使热源温度在50℃至150℃范围内某一温度，受热约40分钟左右，通过测温仪表测试热源、传导体的温度，并根据测得的温度微调相应的电压旋钮，使三点温度尽量一致。
3、系统进入恒温后（各测温点基本接近，且在五分钟内各点温度波动小于3℃），开始测试受体温度，当受体温度五分钟内的变化小于3℃时，记下一组数据。“待测”受体实验结束。
4、取下受体，换为黑体，然后重复以上实验，测得第二组数据。 将两组数据代入公式即可得出待测物体的黑度ε受。 五、注意事项
1、热源及传导的温度不可超过160℃。
2、每次做原始状态实验时，建议用汽油或酒精将代测物体表面擦净，否则，试验结果将有较大出入。
六、试验所用计算公式
根据（6）式本实验所用计算公式为：
?受?b44(T受?Tf)(T源?T0）? （8） 4?4?T受(Tb?Tf)(T源）式中：εb——黑体的黑度，该值可假设为1；
ε受——待测物体（受体）的黑度；
T源——受体为相对黑体时热源的绝对温度；
?——受体为被测物体时的热源绝对温度；。 T源Tb——黑体的绝对温度；
T受——待测物体（受体）的绝对温度。
七、实验数据记录和处理
1、实验数据（见下表） 2、实验结果处理 序号 N0 热源T 传导T 受体（紫铜光面）T 备注 1 2 3
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